Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1847510.36233/0372-9311-451tmxvamORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleCharacteristics of antibiotic resistance of non-typhoidal Salmonella circulating in the Russian Federation in the period from 2019 to 2022Характеристика антибиотикорезистентности нетифоидных сальмонелл, циркулирующих на территории Российской Федерации в период с 2019 по 2022 годhttps://orcid.org/0000-0003-4619-9337PavlovaAnastasia S.ПавловаАнастасия Сергеевна
Russian Federation

researcher, Laboratory of molecular diagnostics and epidemiology of enteric infections, Central Research Institute of Epidemiology

н.с. лаб. молекулярной диагностики и эпидемиологии кишечных инфекций, ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

a.pavlova@cmd.suhttps://orcid.org/0000-0002-5238-7900KuleshovKonstantin V.КулешовКонстантин Валерьевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of molecular diagnostics and epidemiology of enteric infections, Central Research Institute of Epidemiology

к.б.н., зав. лаб. молекулярной диагностики и эпидемиологии кишечных инфекций ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

a.pavlova@cmd.suhttps://orcid.org/0000-0003-2925-5376KrutovaNatalia E.КрутоваНаталья Евгеньевна
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of molecular diagnostics and epidemiology of enteric infections, Central Research Institute of Epidemiology

м.н.с. лаб. молекулярной диагностики и эпидемиологии кишечных инфекций ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

a.pavlova@cmd.suhttps://orcid.org/0000-0001-7028-0253GusevaAnna N.ГусеваАнна Николаевна
Russian Federation

junior researcher, Laboratory of molecular diagnostics and epidemiology of enteric infections, Central Research Institute of Epidemiology

м.н.с. лаб. молекулярной диагностики и эпидемиологии кишечных инфекций ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

a.pavlova@cmd.suhttps://orcid.org/0000-0002-0044-3341PodkolzinAlexandr T.ПодколзинАлександр Тихонович
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Deputy director for epidemiology, Central Research Institute of Epidemiology

д.м.н., зам. директора по эпидемиологии, ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

a.pavlova@cmd.suCentral Research Institute of EpidemiologyЦентральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребна22112023100528730120112023Copyright ©; 2023, Pavlova A.S., Kuleshov K.V., Krutova N.E., Guseva A.N., Podkolzin A.T.Copyright ©; 2023, Павлова А.С., Кулешов К.В., Крутова Н.Е., Гусева А.Н., Подколзин А.Т.2023Pavlova A.S., Kuleshov K.V., Krutova N.E., Guseva A.N., Podkolzin A.T.Павлова А.С., Кулешов К.В., Крутова Н.Е., Гусева А.Н., Подколзин А.Т.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18475

Introduction. Non-typhoidal Salmonella make a significant contribution to the incidence of enteric infections and are characterized by an increasing proportion of strains resistant to antimicrobial agents (AMA), including the first choice antibiotics (cephalosporins III and fluoroquinolones).

The purpose of the study is to assess the phenotypic resistance of Salmonella to various classes of AMAs and determine the relationship between the phenotypic resistance, serotype, source of isolation and nature of incidence.

Materials and methods. We studied 752 representative strains of Salmonella of 2494 strains isolated from various sources (clinical samples, food products, environment) received from 59 regions of Russia in the period from 2019 to 2022. The phenotypic resistance to 22 antibiotics of 11 CLSI classes of AMAs was assessed by broth microdilution method (minimum inhibitory concentration). The diversity of resistance profiles of Salmonella serotypes was compared using the Shannon index.

Results. The dominant position in terms of isolation frequency is occupied by the serotypes Salmonella Enteritidis, S. Infantis, S. Muenchen, S. Typhimurium, S. Bovismorbificans, which accounted for 64.4% of the studied strains. 543 (72.2%) strains showed resistance to at least one of the tested antibiotics; 193 (25.7%) strains were characterized by multidrug resistance phenotype (MDR). Resistance to AMA classes was characterized by the following distribution: quinolones (61.3%), tetracyclines (28.1%), penicillins (19.1%), β-lactam combination agents (18.6%), folate pathway antagonists (16, 5%), phenicols (10.1%), aminoglycosides (5.6%), cephems (4.7%), monobactams (4.4%), lipopeptides (3.9%). No penem-resistant strains have been identified. The features of Salmonella resistance by AMA classes are shown to depend on the sources of isolation, the Salmonella serotype and the nature of the incidence (outbreak and sporadic).

Conclusions. Monitoring of phenotypic antibiotic resistance is an important tool for epidemiological surveillance in order to prevent the spread of bacterial resistance to AMAs.

Введение. Нетифоидные сальмонеллы вносят значительный вклад в заболеваемость кишечными инфекциями и характеризуются возрастанием доли штаммов, резистентных к антимикробным препаратам (АМП), в том числе к современным препаратам выбора (цефалоспорины III и фторхинолоны).

Цель работы — оценка фенотипической резистентности сальмонелл к различным классам АМП и определение связи между фенотипической резистентностью, серотипом, источником изоляции и характером заболеваемости.

Материалы и методы. Исследованы 752 неповторяющихся штамма сальмонелл из 2494 штаммов, выделенных из различных источников (клинический материал, пищевые продукты, окружающая среда), поступивших из 59 регионов России в период с 2019 по 2022 г. Фенотипическая резистентность к 22 антибиотикам из 11 CLSI-классов АМП оценена методом серийных разведений в бульоне (минимальная подавляющая концентрация). Проведено сравнение разнообразия профилей резистентности серотипов сальмонелл с использованием индекса Шеннона.

Результаты. Доминирующее положение по частоте изоляции занимают серотипы Salmonella Еnteritidis, S. Infantis, S. Muenchen, S. Typhimurium, S. Bovismorbificans, на которые приходилось 64,4% исследованных штаммов. Устойчивость по меньшей мере к одному из тестируемых антибиотиков проявляли 543 (72,2%) штамма, множественной лекарственной устойчивостью характеризовались 193 (25,7%) штамма. Резистентность к классам АМП характеризовалась следующим распределением: хинолоны (61,3%), тетрациклины (28,1%), пенициллины (19,1%), β-лактамные комбинированные препараты (18,6%), антагонисты фолатного пути (16,5%), фениколы (10,1%), аминогликозиды (5,6%), цефемы (4,7%), монобактамы (4,4%), липопептиды (3,9%). Резистентных штаммов к пенемам не выявлено. Показаны особенности резистентности сальмонелл по классам АМП в зависимости от источников выделения, серотипа сальмонелл и характера заболеваемости (групповая и спорадическая).

Выводы. Мониторинг фенотипической антибиотикорезистентности является важным инструментом эпидемиологического надзора в целях профилактики распространения резистентности бактерий к АМП.

phenotypic resistanceSalmonella entericaantibioticsSalmonella serotypessources of isolationфенотипическая резистентностьSalmonella entericaантибиотикисеротипы сальмонеллисточники выделенияThe study was conducted as part of the industry research program of Rospotrebnadzor for the period 2021-2025. (№ НИОКТР АААА-А21-121011990054-5).Исследование проведено в рамках отраслевой научно-исследовательской программы Роспотребнадзора на период 2021-2025 гг. (№ НИОКТР АААА-А21-121011990054-5).Majowicz S.E., Musto J., Scallan E., et al. The global burden of nontyphoidal Salmonella gastroenteritis. Clin. Infect. Dis. 2010;50(6):882–9. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1086/650733Scallan E., Hoekstra R.M., Angulo F.J., et al. Foodborne illness acquired in the United States — major pathogens. Emerg. Infect. Dis. 2011;17(1):7–15. DOI: https://doi.org/10.3201/eid1701.P11101Chen H.M., Wang Y., Su L.H., Chiu C.H. Nontyphoid Salmonella infection: microbiology, clinical features, and antimicrobial therapy. Pediatr. Neonatol. 2013;54(3):147–52. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pedneo.2013.01.010Иванов А.С. Современные представления об антибиотикорезистентности и антибактериальной терапии сальмонеллезов. Клиническая микробиология антимикробная химиотерапия. 2009;11(4):305–26. Ivanov A.S. Antimicrobial resistance and therapy of salmonella infections. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2009;11(4):305–26. EDN: https://elibrary.ru/kyiwwnТапальский Д.В., Осипов В.А., Жаворонок С.В. и др. Проблемы устойчивости сальмонелл к клинически значимым антибактериальным препаратам. Проблемы здоровья и экологии. 2005;(1):103–10. Tapal'skiy D.V., Osipov V.A., Zhavoronok S.V., et al. The problems of resistance of salmonellas to clinically significant antibiotics. Health and Ecology Issues. 2005;(1):103–10. DOI: https://doi.org/10.51523/2708-6011.2005-2-1-20 EDN: https://elibrary.ru/yufosdVan T.T., Nguyen H.N., Smooker P.M., Coloe P.J. The antibiotic resistance characteristics of non-typhoidal Salmonella enterica isolated from food-producing animals, retail meat and humans in South East Asia. Int. J. Food Microbiol. 2012;154(3):98–106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2011.12.032Mąka L., Popowska M. Antimicrobial resistance of Salmonella spp. isolated from food. Rocz. Panstw. Zakl. Hig. 2016;67(4):343–58.Павлова А.С., Егорова А.Е., Крутова Н.Е. и др. Распространенность и характеристика БЛРС-продуцирующих штаммов Salmonella enterica, циркулирующих на территории России (2016–2020 гг.). Клиническая микробиология антимикробная химиотерапия. 2022;24(3):236–47. Pavlova A.S., Egorova A.E., Krutova N.E., et al. The prevalence and characterization of ESBL-producing strains of Salmonella enterica circulating in the territory of the Russian Federation (2016–2020). Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2022;24(3): 236–47. DOI: https://doi.org/10.36488/cmac.2022.3.236-247 EDN: https://elibrary.ru/nukwkfZinsstag J., Schelling E., Waltner-Toews D., Tanner M. From "one medicine" to "one health" and systemic approaches to health and well-being. Prev. Vet. Med. 2011;101(3-4):148–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.prevetmed.2010.07.003Егорова С.А., Кафтырева Л.А., Сужаева Л.В. и др. Устойчивость к антимикробным препаратам и клинически значимые механизмы резистентности штаммов Salmonella, выделенных в 2014–2018 гг. в Санкт-Петербурге, Россия. Клиническая лабораторная диагностика. 2019;64(10):620–6. Egorova S.A., Kaftyreva L.A., Suzhaeva L.V., et al. Antimicrobial resistance and clinical significant resistance mechanisms of Salmonella isolated in 2014–2018 in St. Petersburg, Russia. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2019;64(10):620–6. DOI: https://doi.org/10.18821/0869-2084-2019-64-10-620-626 EDN: https://elibrary.ru/wnxhriРешетнева И.Т., Перьянова О.В., Дмитриева Г.М., Остапова Т.С. Антибиотикорезистентность сальмонелл, выделенных на территории Красноярского края. Гигиена и санитария. 2015; 94(2):35–8. Reshetneva I.T., Per'yanova O.V., Dmitrieva G.M., Ostapova T.S. Antibiotic resistance of Salmonella spp. isolated in the territory of the Krasnoyarsk region. Hygiene & Sanitation. 2015;94(2):35–8. EDN: https://elibrary.ru/tphjlxКузнецова Н.А., Соловьева А.С., Раков А.В. Чувствительность к антибиотикам у штаммов Salmonella. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2018;(3):50–8. Kuznetsova N.A., Solov'eva A.S., Rakov A.V. Antibiotic resistance of Salmonella. Health. Medical Ecology. Science. 2018;(3):50–8. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1488030 EDN: https://elibrary.ru/ytdulbЕвмененкова И.Г., Мурач Л.В. Анализ резистентности штаммов Salmonella spp. к антибиотикам в Смоленском регионе за 2012–2017 гг. Смоленский медицинский альманах. 2018;(1):93–6. Evmenenkova I.G., Murach L.V. Analysis of resistance of strains of Salmonella spp. to antibiotics in the Smolensk region for 2012–2017. Smolensk Medical Almanac. 2018;(1):93–6. EDN: https://elibrary.ru/xtfrlnШитова О.И., Казьянин А.В., Захарова Ю.А. Эпидемиологические особенности, биологическая характеристока и чувствительность к антимикробным препаратам сальмонелл, циркулирующих в Пермском крае. Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2011;26(2-2):116–20. Shitova O.I., Kaz'yanin A.V., Zakharova Yu.A. Epidemiological aspects, biological characteristics and sensitivity to antimicrobial agents of salmonellas circulating in Perm region. The Siberian Medical Journal. 2011;26(2-2):116–20. EDN: https://elibrary.ru/nupzpvPeters T.M. Pulsed-field gel electrophoresis for molecular epidemiology of food pathogens. Methods Mol. Biol. 2009;551: 59–70. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-60327-999-4_6Hutcheson K. A test for comparing diversities based on the Shannon formula. J. Theor. Biol. 1970;29(1):151–4. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5193(70)90124-4San Martín B., Lapierre L., Toro C., et al. Isolation and molecular characterization of quinolone resistant Salmonella spp. from poultry farms. Vet. Microbiol. 2005;110(3-4):239–44. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2005.07.005Edelstein M., Pimkin M., Dmitrachenko T., et al. Multiple outbreaks of nosocomial salmonellosis in Russia and Belarus caused by a single clone of Salmonella enterica serovar Typhimurium producing an extended-spectrum beta-lactamase. Antimicrob. Agents Chemother. 2004;48(8):2808–15. DOI: https://doi.org/10.1128/AAC.48.8.2808-2815.2004European Food Safety Authority and European Centre for Disease Prevention and Control (EFSA and ECDC). The European Union summary report on trends and sources of zoonoses, zoonotic agents and food-borne outbreaks in 2017. EFSA J. 2018;16(12):e05500. DOI: https://doi.org/10.2903/j.efsa.2018.5500Gillespie S.H. Antibiotic resistance in the absence of selective pressure. Int. J. Antimicrob. Agents. 2001;17(3):171–6. DOI: https://doi.org/10.1016/s0924-8579(00)00340-xZhang Q., Sahin O., McDermott P.F., Payot S. Fitness of antimicrobial-resistant Campylobacter and Salmonella. Microbes Infect. 2006;8(7):1972–8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micinf.2005.12.031Janecko N., Pokludova L., Blahova J., et al. Implications of fluoroquinolone contamination for the aquatic environment — a review. Environ. Toxicol. Chem. 2016;35(11):2647–56. DOI: https://doi.org/10.1002/etc.3552Kümmerer K. Pharmaceuticals in the Environment: Sources, Fate, Effects and Risks. Heidelberg: Springer Verlag; 2008. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-74664-5O'Regan E., Quinn T., Frye J.G., et al. Fitness costs and stability of a high-level ciprofloxacin resistance phenotype in Salmonella enterica serotype enteritidis: reduced infectivity associated with decreased expression of Salmonella pathogenicity island 1 genes. Antimicrob. Agents Chemother. 2010;54(1):367–74. DOI: https://doi.org/10.1128/AAC.00801-09Masarikova M., Manga I., Cizek A., et al. Salmonella enterica resistant to antimicrobials in wastewater effluents and black-headed gulls in the Czech Republic, 2012. Sci. Total Environ. 2016;542(Pt. A):102–7. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.10.069Koivunen J., Siitonen A., Heinonen-Tanski H. Elimination of enteric bacteria in biological-chemical wastewater treatment and tertiary filtration units. Water Res. 2003;37(3):690–8. DOI: https://doi.org/10.1016/s0043-1354(02)00305-6Proietti P.C., Stefanetti V., Musa L., et al. Genetic profiles and antimicrobial resistance patterns of Salmonella infantis strains isolated in Italy in the food chain of broiler meat production. Antibiotics (Basel). 2020;9(11):814. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics9110814Bertani A.M.J., Cunha M.P.V., de Carvalho E., et al. Genomic characterization of a multi-drug resistant, CTX-M-65-producing clinical isolate of Salmonella infantis isolated in Brazil. Microbes Infect. 2022;24(5):104972. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micinf.2022.104972Burnett E., Ishida M., de Janon S., et al. Whole-genome sequencing reveals the presence of the blaCTX-M-65 gene in extended-spectrum β-lactamase-producing and multi-drug-resistant clones of Salmonella serovar Infantis isolated from broiler chicken environments in the Galapagos islands. Antibiotics (Basel). 2021;10(3):267. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics10030267Шадрова Н.Б., Прунтова О.В., Корчагина Е.А. Антибиотикорезистентность изолятов сальмонелл, выделенных из продуктов животного происхождения. Ветеринария сегодня. 2022;11(1):27–34. Shadrova N.B., Pruntova O.V., Korchagina E.A. Antimicrobial resistance of Salmonella isolates recovered from animal products. Veterinary Science Today. 2022;11(1):27–34. DOI: https://doi.org/10.29326/2304-196X-2022-11-1-27-34 EDN: https://elibrary.ru/ioissqСердюченко И.В., Пестунова С.А., Калмыков З.Т. и др. Использование химического препарата энровлоксацина в пчеловодстве. Ветеринарная патология. 2020;(2):84–90. Serdyuchenko I.V., Pestunova S.A., Kalmykov Z.T., et al. Use of the enrofloxacin in beekeeping. Veterinary Pathology. 2020;(2):84–90. DOI: https://doi.org/10.25690/VETPAT.2020.72.2.011 EDN: https://elibrary.ru/hveuxeEuropean Food Safety Authority; European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union Summary Report on Antimicrobial Resistance in zoonotic and indicator bacteria from humans, animals and food in 2019-2020. EFSA J. 2022;20(3):e07209. DOI: https://doi.org/10.2903/j.efsa.2022.7209Кулешов К.В., Павлова А.С., Егорова А.E. и др. Филогеномный анализ изолятов Salmonella enterica subsp. enterica серовар Enteritidis, ассоциированных со спорадической и групповой заболеваемостью в России. Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2023;13(2): 76–82. Kuleshov K.V., Pavlova A.S., Egorova A.E., et al. The phylogenomic analysis of Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis isolates associated with sporadic and group morbidity in Russia. Epidemiology and Infectious Diseases. 2023;13(2): 76–82. DOI: https://doi.org/10.18565/epidem.2023.13.2.76-82Wasyl D., Hoszowski A., Zając M. Prevalence and characterisation of quinolone resistance mechanisms in Salmonella spp. Vet. Microbiol. 2014;171(3-4):307–14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2014.01.040Lunn A.D., Fàbrega A., Sánchez-Céspedes J., Vila J. Prevalence of mechanisms decreasing quinolone-susceptibility among Salmonella spp. clinical isolates. Int. Microbiol. 2010;13(1):15–20. DOI: https://doi.org/10.2436/20.1501.01.107Wang Y., Liu Y., Lyu N., et al. The temporal dynamics of antimicrobial-resistant Salmonella enterica and predominant serovars in China. Natl Sci. Rev. 2022;10(3):nwac269. DOI: https://doi.org/10.1093/nsr/nwac269Амплеева Н.П., Павелкина В.Ф., Маркина Е.С. Этиологическая структура сальмонеллеза и чувствительность микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. Серия: Медицинские науки. 2023;(1): 5–11. Ampleeva N.P., Pavelkina V.F., Markina E.S. Etiological structure of salmonellosis and sensitivity of microorganisms to antibacterial drugs. Vestnik of North-Eastern Federal University. Medical Sciences. 2023;(1):5–11. DOI: https://doi.org/10.25587/SVFU.2023.30.1.011 EDN: https://elibrary.ru/ulhbwkТарасенко Т.Т., Косенок Е.В., Семейкина Л.М., Шевердина Ф.Н. О заболеваемости сальмонеллезом в Приморском крае. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2016;(3):134–9. Tarasenko T.T., Kosenok E.V., Semeykina L.M., Sheverdina F.N. On the incidence of salmonellosis in the Primorsky region of Russia. Health. Medical Ecology. Science. 2016;(3):134–9. DOI: https://doi.org/10.18411/hmes.d-2016-128 EDN: https://elibrary.ru/wmmsufBassal R., Davidovich-Cohen M., Yakunin E., et al. Trends in the epidemiology of non-typhoidal salmonellosis in Israel between 2010 and 2021. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2023;20(9):5626. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph20095626